JP5444035B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
前記液晶表示パネルと前記導光板との間には、前記導光板から前記液晶表示パネル側に出射した光を回折して分光する回折格子が配置され、前記液晶層と前記回折格子との間には、前記回折格子で分光された各波長の光を、前記複数のサブ画素のうちの透過するサブ画素に集光する集光部材が配置されており、
前記回折格子は、前記光源から前記導光板に取り込まれた光が主として伝播する方向に並んだ複数の溝を有し、前記光が主として伝播する方向と平行な主断面で見た前記溝が、前記導光板側の端部から前記液晶表示パネル側の端部に向かうにつれて前記光源から離れる方向に傾斜している液晶表示装置である。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは、同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図1は、本実施例の液晶表示装置の概略構成の一例を示す模式分解斜視図である。図2は、主断面における液晶表示装置の断面構成の一例を示す模式断面図である。図3は、液晶表示パネルの画素の平面構成の一例を示す模式平面図である。図4は、主断面における回折格子の断面形状の一例を示す模式断面図である。
なお、図2および図4は、図1に示したxyz直交座標系におけるyz平面と平行な断面の構成例を示している。また、図3は、図1に示したxyz直交座標系におけるxy平面で見たときの構成例を示している。また、図2に示した液晶表示パネルの断面構成は、図3のA−A’線の位置における断面構成に相当する。
なお、図5のグラフは、横軸が回折格子14に入射する光の波長λ(nm)、縦軸が回折効率DE(%)である。また、図5のグラフは、格子定数dを530nm、溝14tの深さhを625nm、デューティ比(a/d)を0.4、柱部14wの傾き角度αを64度とした回折格子14に、主断面における入射角度iが80度となるように光15を入射したときの、−1次回折光の回折効率DEの波長依存性を示している。また、図5のグラフにおいて、実線の曲線はTE偏光PTEの回折効率DEを示しており、破線の曲線はTM偏光PTMの回折効率DEを示している。
なお、図6のグラフは、横軸が導光板10から出射する光15の出射角度i(度)、縦軸が光の輝度IB(単位は任意)である。また、図6のグラフにおいて、実線の曲線はP偏光PPの出射角度分布を示しており、破線の曲線はS偏光PSの出射角度分布を示している。
なお、図8のグラフは、横軸が回折格子14の溝14tの深さh(nm)、縦軸が回折効率DE(%)である。また、図8のグラフは、回折格子14の格子定数dを530nm、柱部14wの傾斜量gを276nm、デューティ比a/dを0.4、柱部14wの屈折率ngを1.5として、溝14tの深さhを変えたときの回折効率を示している。また、図8には、赤色系、緑色系、および青色系の波長を代表して、波長λが650nmの光、550nmの光、および450nmの光での回折効率DEを示している。
なお、図9のグラフは、横軸が回折格子14の柱部14wのデューティ比a/d、縦軸が可視波長域(波長λが400nmから700nmの波長域)の光における平均回折効率DEave(%)である。また、図9には、可視波長域の光の入射角度iを76度にしたときの関係と、80度にしたときの関係を示している。
図11は、従来の回折格子の断面形状の一例を示す模式断面図である。図12は、図11に示した回折格子における回折効率の波長依存性の一例を示すグラフ図である。
2 バックライト
3 第1の基板
4 第2の基板
5 液晶層
6 第1の偏光板
7 第2の偏光板
8 レンチキュラレンズ
8a シリンドリカルレンズ
9 光拡散シート
10 導光板
11 光源
12 反射シート
13 位相差シート
14 回折格子
14t (回折格子14の)溝
14w (回折格子14の)柱部
15 光
15r 赤色系の光
15g 緑色系の光
15b 青色系の光
FR 赤色フィルタ
FG 緑色フィルタ
FB 青色フィルタ
Claims (9)
- 一対の基板の間に液晶層が挟持された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面側に配置されたバックライトとを有し、
前記液晶表示パネルは、表示領域における1つの画素が複数のサブ画素からなり、かつ、1つの画素における前記複数のサブ画素は透過する可視波長域が異なり、
前記バックライトは、前記液晶表示パネルの背面側に配置された導光板と、前記導光板の端部に配置された光源とを有する液晶表示装置であって、
前記液晶表示パネルと前記導光板との間には、前記導光板から前記液晶表示パネル側に出射した光を回折して分光する回折格子が配置され、
前記液晶層と前記回折格子との間には、前記回折格子で分光された各波長の光を、前記複数のサブ画素のうちの透過するサブ画素に集光する集光部材が配置されており、
前記回折格子は、前記光源から前記導光板に取り込まれた光が主として伝播する方向に並んだ複数の溝を有し、前記光が主として伝播する方向と平行な主断面で見た前記溝は、前記導光板側の端部から前記液晶表示パネル側の端部に向かうにつれて前記光源から離れる方向に傾斜しており、
前記導光板と前記回折格子との間に、前記導光板から前記液晶表示パネル側に出射したP偏光を前記導光板におけるTE偏光に変換する変換部材を有することを特徴とする液晶表示装置。 - 一対の基板の間に液晶層が挟持された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面側に配置されたバックライトとを有し、
前記液晶表示パネルは、表示領域における1つの画素が複数のサブ画素からなり、かつ、1つの画素における前記複数のサブ画素は透過する可視波長域が異なり、
前記バックライトは、前記液晶表示パネルの背面側に配置された導光板と、前記導光板の端部に配置された光源とを有する液晶表示装置であって、
前記液晶表示パネルと前記導光板との間には、前記導光板から前記液晶表示パネル側に出射した光を回折して分光する回折格子が配置され、
前記液晶層と前記回折格子との間には、前記回折格子で分光された各波長の光を、前記複数のサブ画素のうちの透過するサブ画素に集光する集光部材が配置されており、
前記回折格子は、前記光源から前記導光板に取り込まれた光が主として伝播する方向に並んだ複数の溝を有し、前記光が主として伝播する方向と平行な主断面で見た前記溝は、前記導光板側の端部から前記液晶表示パネル側の端部に向かうにつれて前記光源から離れる方向に傾斜しており、
前記液晶表示パネルは、前記液晶層を挟んで配置された一対の偏光板を有し、
前記一対の偏光板のうちの前記液晶層と前記回折格子との間に配置される偏光板の透過軸と、前記回折格子における1つの前記溝の延びる方向とのなす角度が0度以上22.5度以下であることを特徴とする液晶表示装置。 - 一対の基板の間に液晶層が挟持された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面側に配置されたバックライトとを有し、
前記液晶表示パネルは、表示領域における1つの画素が複数のサブ画素からなり、かつ、1つの画素における前記複数のサブ画素は透過する可視波長域が異なり、
前記バックライトは、前記液晶表示パネルの背面側に配置された導光板と、前記導光板の端部に配置された光源とを有する液晶表示装置であって、
前記液晶表示パネルと前記導光板との間には、前記導光板から前記液晶表示パネル側に出射した光を回折して分光する回折格子が配置され、
前記液晶層と前記回折格子との間には、前記回折格子で分光された各波長の光を、前記複数のサブ画素のうちの透過するサブ画素に集光する集光部材が配置されており、
前記回折格子は、前記光源から前記導光板に取り込まれた光が主として伝播する方向に並んだ複数の溝を有し、前記光が主として伝播する方向と平行な主断面で見た前記溝は、前記導光板側の端部から前記液晶表示パネル側の端部に向かうにつれて前記光源から離れる方向に傾斜しており、
前記主断面における前記回折格子で回折されたTE偏光の緑色系の光の輝度ピークの角度と前記回折格子の垂線とのなす角度が、前記回折格子で回折されたTM偏光の緑色系の光の輝度ピークの角度と前記回折格子の垂線とのなす角度よりも小さいことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記回折格子の格子定数が、500nm以上570nm以下であることを特徴とする請求項1ないし3のうちのいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記液晶表示パネルは、前記一対の基板および前記液晶層を挟んで配置された一対の偏光板を有し、
前記集光部材は、前記一対の基板のうちの前記液晶層と前記回折格子との間に配置されている基板と、前記一対の偏光板のうちの前記液晶層と前記回折格子との間に配置されている偏光板と、の間に配置されていることを特徴とする請求項1ないし3のうちのいずれか1項に記載の液晶表示装置。 - 1つの画素における前記複数のサブ画素は、前記光源から前記導光板に取り込まれた光が主として伝播する方向に並んでおり、かつ、前記光源から遠ざかるにつれて透過する波長域が短くなることを特徴とする請求項1ないし3のうちのいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 1つの画素における前記複数のサブ画素は、赤色系の光を透過する第1のサブ画素、緑色系の光を透過する第2のサブ画素、および青色系の光を透過する第3のサブ画素を有し、
前記光源に近いほうから前記第1のサブ画素、前記第2のサブ画素、前記第3のサブ画素の順に並んでいることを特徴とする請求項1ないし3のうちのいずれか1項に記載の液晶表示装置。
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